NANOBIOTECNOLOGIA

FARMACÊUTICA

Profa. Carlota Rangel Yagui

Faculdade de Ciências Farmacêuticas

Quais as principais classes de

biofármacos empregados/em

desenvolvimento?http://phrma-docs.phrma.org/sites/default/files/pdf/biologics2013.pdfAmerica's Biopharmaceutical Research companies Report, 2013

1 2 3 4 5 6 7

1- Antisenso

2- Terapia Celular

3- Terapia Gênica

4- Anticorpos Monoclonais

5- Proteínas Recombinantes

6- Vacinas

7- Outros

ANVISA - medicamentos

biológicos:

“moléculas complexas de alto

peso molecular obtidas a partir

de fluidos biológicos, tecidos

de origem animal ou

procedimentos biotecnológicos

por meio de manipulação ou

inserção de outro material

genético (tecnologia do DNA

recombinante) ou alteração

dos genes que ocorre devido à

irradiação, produtos químicos

ou seleção forçada”.

Fármacos tradicionais:

(Small Molecule Drugs - SMD)

- medicamento de referência

- similares

- genéricos

Biofármacos:

- Biossimilares: mesmo perfil

molecular que os produtos de

referência com evidências suficientes

de que não há diferenças clínicas

significativas - desenvolvimento por

comparabilidade (qualidade, eficácia e

segurança)

- O conceito de medicamento genérico

não se aplica aos biossimilares. Não

existe atualmente uma orientação da

Anvisa sobre substituição de quaisquer

medicamentos biológicos.

BIOFÁRMACOS x FÁRMACOS TRADICIONAIS

Legislação utilizada para o registro de biossimilares no Brasil - RDC 55 (16/12/2010).

BIOSSIMILARES

DESAFIOS PARA BIOFÁRMACOS

ESTRATÉGIAS

NANOBIOTECNOLÓGICAS

Rangel-Yagui et al., Biomater. Sci., 2016,4, 205-218

Nanotecnologia aplicada àsciências da vida

Combinação das ideias,

ferramentas e materiais da

nanotecnologia e da

biotecnologia

O QUE É NANOBIOTECNOLOGIA?

nanotecnologia

inspirada na biologia:

- enzimas artificiais

- nanobiosensores

- tecnologias do tipo

organ-on-chip

aplicação da nanotecnologia para tratar problemas

biológicos:

- Nanoestruturas em drug delivery

- Nanoestruturas em embalages ativas e/ou inteligentes

para alimentos

- Nanoestruturas para biodefensivos agrícolas

ÁTOMO (1Ǻ)

DNA (1nm)

PROTEÍNAS (10nm)

VÍRUS (100 nm)

CÉLULA (1 a 10 µm)

TERRABOLA DE FUTEBOL

PRODUTO NANOTECNOLÓGICO

NANOBIOTECNOLOGIA

A nanotecnologia farmacêutica

geralmente lida com estruturas

entre 5 a 300 nanômetros.

NANOTRANSPORTADORES

Chem. Soc. Rev., 2011,40, 3638-3655

NANOTRANSPORTADORES X BIOMOLÉCULAS

• sensíveis ao pH e temperatura – limitação quanto aoprocesso de manufatura de certos nanotransportadorese métodos de encapsulação;

• Geralmente são grandes e hidrofílicas, portantonanotransportadores de interior hidrofóbico não sãoadequados para encapsulação.

NANOTRANSPORTADORES PROMISSORES (para encapsulação)

Ex: Lipossomos, virossomos, polimerossomos, nanopartículas de hidrogel,

nanocápsula de proteína única.

BIOMOLÉCULAS

LIPOSSOMOS

• Facilmente reconhecidos pelo sistema fagocitário mononuclear – alternativa = lipossomos peguilados (furtivos ou stealth)

• Podem ser funcionalizados com anticorpos, glicoproteínas, aptâmeros, etc.

Rangel-Yagui et al., Biomater. Sci., 2016,4, 205-218

LIPOSSOMOS• Fosfolipídios empregados

https://slideplayer.com/slide/9254012/

Biophys. J., 2004, 87:4213-4225.

LIPOSSOMOS

• Ex. de Método de Preparo – hidratação do filme lipídico

http://www.polymermicroscopy.com/temgallery.htm

VIROSSOMOS• ~ 150 nm

• Contém proteínas do envelope viral – permitem fusão com as células alvo –ligam-se à resíduos de ác. siálico na membrana cel.

• ideal para vacinação (antígeno viral) ou delivery de DNA/siRNA.

• Biodegradáveis, biocompativeis.

• Ex - virossomo de influenza:

• Vesículas constituídas por copolímeros anfifílicos

• Preparo semelhante à lipossomos

POLIMEROSSOMOS

Rangel-Yagui et al., Biomater. Sci., 2016,4, 205-218

• polimerossomos são mais estáveis, robustos

e menos permeáveis devido ao alto valor de MW

dos copolímeros sintéticos empregados em sua

constituição;

• facilidade de controle das propriedades como volume interior, espessura da

membrana polimérica e permeabilidade;

• Polimerossomos são mais resistentes - cinética de desagregação mais lenta. São

aproximadamente 10 x mais resistentes à micromanipulação do que lipossomos

(importante para liofilização);

• Desenvolvimento de PS estímulo-responsíveis para o controle de liberação da carga

(por permeabilidade da membrana) – responsíveis ao pH, temperatura, condições

redox, campo magnético, força iônica, concentração de glicose.

POLIMEROSSOMOS x LIPOSSOMOS

(3–5 nm)

(2–20 nm)

(3–5 nm)

(2–20 nm)

Poly(ethylene oxide)-poly-L-(latic acid)

Copolímeros com valores de fPEG

menores resultaram em vesículas

maiores e, portanto, maior EE%

devido ao maior volume aquoso

interno.

Rangel-Yagui et al., Nanomaterials, 2019

• Vesículas assimétricas:

• PMPC25-PDPA70 (Mw=21600 Da) (90% mol)

• PEO16-PBO22 (Mw=1910 Da) (10% mol)

POLIMEROSSOMOS PERMEÁVEIS

(NANORREATORES)

Poli(etileno glicol) - PEG

PEGUILAÇÃO

➢ Aleatória x sítio-dirigida

➢ Polidispersão x monodispersãoPEGUILAÇÃO

➢ Aleatória x sítio-dirigida

➢ Polidispersão x monodispersão

➢ Massa molar e geometria do polímero (linear ou

ramificado)

PEGUILAÇÃO

A

Rangel-Yagui et al., BJPS, 2018

PRINCIPAIS ESTRATÉGIAS DE PEGUILAÇÃO

Rangel-Yagui et al., BJPS, 2018

+

Roberts, Harris, 2002; Pasut e Veronese, 2012; Wu et al., 2013

+

PEGUILAÇÃO N-TERMINAL

PEGUILAÇÃO N-TERMINAL DA ASPARAGINASE

+

L-asparaginase mPEG(10kDa) mPEG-ASNase

N-terminal

random

Rangel-Yagui et al., PLOS ONE, 2019

(tampão fosfato de sódio 100 mM, razão PEG:ASNase 25:1)

pH do meio

Tempo de reação

RENDIMENTO DE 57%

EM monoPEG-ASNase

Rangel-Yagui et al., PLOS ONE, 2019

PEGUILAÇÃO N-TERMINAL DA ASPARAGINASE

A peguilação confere resistência às proteases

catepsina B (CTSB) e asparaginil endopeptidase (AEP)

Gel nativo - 4mg de ASNase/monoPEG-ASNase, 2mg de CTSB

ou 1.8mg de AEP, 37ºC, 132 h.

PEGUILAÇÃO N-TERMINAL DA ASPARAGINASE

Estabilidade por 21 dias (4 ºC)

Rangel-Yagui et al., PLOS ONE, 2019

Citotoxicidade da monoPEG-ASNasefrente a

linhagens leucêmicas. As barras de erro

representam o desvio padrão. Probabilidade de

significância menor do que 0,05 (*), menor do que

0,01 (**) e menor do que 0,001 (***) em relação

ao controle.

MonoPEG -ASNase

ASNase livre

PEGUILAÇÃO N-TERMINAL DA ASPARAGINASE

Rangel-Yagui et al., PLOS ONE, 2019

NANOCÁPSULA DE PROTEÍNA ÚNICA

Biomater. Sci., 2016,4, 205-218

▪ Do ponto de vista diagnóstico, SPN não degradáveis podem ser empregadas paradetecção de tumores.

▪ Do ponto de vista da terapia, pode-se empregar um polímero positivamentecarregado que confere penetração celular à proteína.

OBRIGADA!

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